Как приготовить тампонажный раствор

Геокем — Тампонажные смеси ЛП ,Гидроизоляция,тампонирование скважин

Инструкции по применению тампонажного состава

при бурении скважин в сложных геологических условиях.

ликвидация поглощения промывочной жидкости;
• крепление неустойчивых интервалов скважин склонных к обрушению и вывалообразованию;
• изоляция обсадных колонн.
• очистка забоя от шламовой подушки

1) поглощение промывочной жидкости

Наиболее распространенным видом осложнений в практике бурения геологоразведочных скважин является поглощение промывочной жидкости. Потеря циркуляции чревата вероятностью прихвата бурового снаряда по причине нарушения гидростатического баланса и скопления шлама в скважине. От возможности оперативно ликвидировать указанный вид осложнения зависит как скорость бурения скважины, так и качество проводимых работ.

— частичные поглощения (с выходом циркуляции промывочной жидкости)

— полные поглощения (без выхода промывки и при наличии статического уровня воды в скважине)

В зависимости от назначения скважины и от применяемого бурового инструмента технология ликвидации поглощения промывочной жидкости с помощью Тампонажной смеси ЛП-С осуществляется следующим образом.

Ликвидация поглощения промывочной жидкости

при бурении скважин комплексом со съемным керноприемником (ССК).

1. При возникновении поглощения промывочной жидкости остановить бурение, извлечь керноприемник. В случае необходимости (добурить рейс) допускается углубка скважины, но не более чем на 3 м от возникновения зоны поглощения.
2. После извлечения керноприемника приподнять снаряд от забоя на 0,5-0,8 м.
3. Тампонажную смесь ЛП-1С развести водой в соотношении 1/7 – 1/12. Соотношение смесь/вода тем меньше, чем интенсивнее поглощение.
4. В зависимости от вязкости и прокачиваемости полученного раствора возможны два способа доставки смеси в зону:

— заливом в бурильные трубы расчетного количества с последующей продавкой менее вязким раствором или водой с разделительным пыжом;

— закачкой смеси через насос с последующей продавкой промывочным раствором..

1. Для активации Тампонажной смеси и равномерного распределения ее в поглощающем интервале, произвести вращение снаряда с минимальной частотой в течение 2-3 мин.
2. Желательно произвести «выстойку» изолированного интервала в течение 1-3 часов для лучшей структуризации смеси.
3. Продолжить бурение, предварительно счистив возможные остатки смеси на внутренней поверхности бурильных труб. Чистка производится продавкой бумажного или иного легко разбуриваемого пыжа.

Ликвидация поглощения промывочной жидкости

при бурении скважин одинарными колонковыми снарядами.

1. При возникновении поглощения промывочной жидкости остановить бурение, извлечь керн из колонковой трубы. В случае необходимости добурки рейса допускается углубка скважины, но не более чем на 3 м от возникновения зоны поглощения.
2. Определить вид поглощения и в зависимости от интенсивности выбрать соотношение смесь/вода от 1/7 до 1/12.
3. Тампонажную смесь ЛП-1С развести водой в соотношении 1/7 – 1/12. Соотношение смесь/вода тем меньше, чем интенсивнее поглощение.

1. В зависимости от вязкости и прокачиваемости полученного раствора возможны два способа доставки смеси в зону:

— заливом в контейнер из колонковой трубы с разделительными верхним и нижним пыжами;

— закачкой смеси через насос с последующей продавкой промывочным раствором.

1. Перед доставкой смеси приподнять снаряд от забоя на 0,5-0,8 м.
2. Для активации Тампонажной смеси и равномерного распределения ее в поглощающем интервале, произвести вращение снаряда с минимальной частотой в течение 2-3 мин.
3. Желательно произвести «выстойку» изолированного интервала в течение 1-3 часов для лучшей структуризации смеси.
4. Продолжить бурение.

Крепление неустойчивых интервалов скважин

склонных к обрушению и вывалообразованию.

Бурение всухую для инженерно-геологических изысканий.

Немаловажную роль при бурении скважин инженерно-геологического назначения играет представительность кернового материала. Образцы керна должны иметь ненарушенную структуру, естественную влажность, отсутствие посторонних примесей в керновом материале. Указанные требования исключают использование буровых промывочных растворов – бурение ведется «всухую». Однако, наличие слабонапорных и напорных грунтовых вод осложняет задачу по выполнению вышеуказанных требований.

Для решения проблемы устойчивости стенок инженерно-геологических скважин нами разработан способ крепления стенок заключающийся в следующем:

1. развести тампонажную смесь ЛП-1С в соотношении 1/8 (смесь/вода);
2. забуриться «всухую» до возникновения проблем с устойчивостью;
3. доливать смесь наливом через устье, формируя стенки скважины.

Крепление несвязных пород в зоне вывалов.

Как только вы убедились, что после бурения по осложненному интервалу стенки скважины обрушаются, а применяемый промывочный раствор не способствует закреплению стенок и формированию ствола скважины, следует воспользоваться Тампонажной смесью ЛП-С.

Технология изоляции и крепления стенок скважины при бурении по несвязным горным породам и насыпным грунтам, заключается в следующем.

1. Извлечь буровой снаряд;
2. Развести Тампонажную смесь ЛП-С водой в соотношении 1/7-1/12 (зависит от проницаемости горных пород и диаметра скважины).
3. Через устье скважины залить Тампонажную смесь ЛП-С в расчетном объеме (не менее 60 литров).
4. Собрать тампонирующий снаряд, состоящий из колонковой трубы стандартного диаметра, приближенного к диаметру скважины, и шарошечного долота с заглушенным отверстием для промывки. Длина снаряда должна незначительно превышать мощность интервала крепления.
5. Опустить снаряд в скважину, с минимальной частотой вращения без подачи промывочной жидкости, разбурить заваленный интервал до забоя. При этом, тампонажная смесь, смешиваясь с вывалившейся породой, формирует «новый» ствол скважины.
6. При необходимости дать выстойку в течение от 30мин до 3 часов.
7. Продолжить бурение.

Примечание.

• Бурение по таким породам должно осуществляться с использованием, в качестве промывочной жидкости, глинистого раствора, обработанного полимерными реагентами.
• В том случае, когда мощность интервала неустойчивых пород составляет 10 и более метров, Тампонажную смесь, предварительно разбавленную водой до состояния, прокачиваемого буровым насосом (поршневым или плунжерным) можно применять (использовать) в качестве промывочной жидкости, с тем же эффектом крепления стенок скважины.

Изоляция обсадных колонн и разобщение горизонтов.

Процент извлечения обсадных труб после окончания бурения не превышает 30-40 %. Оставленные в скважине трубы после завершения ее бурения оказывают негативное воздействие на чистоту водоносных горизонтов, вскрытых при проходке скважины. Кроме того, перекрытие обсадными трубами неустойчивых интервалов в трещиноватых породах не обеспечивает надежной изоляции скважины, вследствие чего высока вероятность выхода промывочной жидкости в затрубное пространство обсадной колонны, что чревато размывом устья и «провалом» обсадной колонны.

Для решения вышеозначенных разработан способ изоляции заколонного пространства Тампонажной смесью ЛП-С.

Нетвердеющая, гигроскопичная масса, образованная Тампонажной жидкостью ЛП, заполняя заколонное пространство обсадных труб, обеспечивает 100% изоляцию последних и значительно облегчает процесс извлечения труб из скважины после окончания бурения. Предлагаемая технология позволяет увеличить процент извлечения колонн обсадных труб выше 80 %.

Технология изоляции заколонного пространства скважины осуществляется аналогично процессу цементирования колонны обсадных труб и заключается в следующем:

1. Опустить в скважину колонну обсадных труб до забоя, а затем приподнять их на 10-15 см;
2. Рассчитать объем заколонного пространства, учитывая коэффициент разработки ствола скважины;
3. Развести Тампонажную смесь ЛП-С с водой в соотношении 1/10 в рассчитанном количестве;
4. При необходимости, довести полученную консистенцию до состояния текучести добавлением воды;
5. Закачать смесь насосом в скважину или залить через устье вручную.
6. Расчетное количество залитой в скважину тампонажной смеси продавить в затрубное пространство промывочной жидкостью до выхода смеси на устье скважины из заколонного пространства.
7. Провернуть обсадную колонну для избежания образования «языков»;
8. Продолжить бурение.

ОЧИСТКА ЗАБОЯ ОТ ШЛАМОВОЙ ПОДУШКИ

Если выбуренная порода вовремя не удаляется из-под породоразрушающего инструмента, она подвергается дополнительному механическому разрушению. Между коронкой и забоем скважины появляется слой разрушенной породы, т. е. образуется шламовая подушка. Для очистки забоя от скопившегося шлама требуется:

А) мелкодисперсный шлам

1. Развести Тампонажную смесь ЛП-С с водой в соотношении 1/12 — 1/16 в зависимости от диаметра снаряда ССК (для BQ – 1/16, для HQ – 1/12)
2. При необходимости, довести полученную консистенцию до состояния прокачиваемости насосом добавлением воды;
3. Объем смеси для «прокачки» и очистки забоя от шлама должен составлять не менее 2м3.
4. Расчетным количеством приготовленного раствора промыть скважину.
5. Продолжить бурение на обычной промывочной жидкости (вода, эмульсия).

Б) крупнообломочный шлам

1. Извлечь внутреннюю колонковую трубу;
2. Приподнять снаряд от шламовой пробки на 10-15 см.
3. Развести Тампонажную смесь ЛП-С водой в соотношении 1/5-1/7 в количестве 20-30 литров .
4. Доставить смесь на забой, предварительно «распыжевав» её крафтовой бумагой (рис.1).
5. Приподнять снаряд на 1-2 метра.
6. Дать смеси выстойку в течение 20-30 минут.
7. Вымыть пробку большим количеством воды (20-40 л/мин)
8. Продолжить бурение, предварительно счистив возможные остатки смеси на внутренней поверхности бурильных труб. Чистка производится продавкой бумажного или иного легко разбуриваемого пыжа.

Источник

Технология приготовления тампонажных растворов.

Наиболее широко распространен способ модификации тампонажных материалов в процессе их применения – ввод раство­римых добавок в жидкость затворения. Таким образом, можно вводить и не растворимые в ней вещества, если они тонко диспергированы и образуют устойчивые дисперсные системы с жидкостью затворения. Некоторые вещества, такие как глины, мел, можно диспергировать в жидкости затворения с помощью глиномешалок, фрезерно-струйных мельниц и дру­гого оборудования для приготовления глинистых растворов.

Жидкие не растворимые в жидкости затворения добавки можно в ней эмульгировать с помощью различных диспергационных гидравлических устройств. В некоторых случаях при­ходится вводить специальные вещества – эмульгаторы, если устойчивость эмульсий недостаточна для сохранения в течение времени, необходимого для контроля состава приготовленной для затворения жидкости.

Возможно также модифицирование тампонажных материа­лов перед применением путем смешения их с сухими порошко­образными добавками. Наиболее простым методом приготовле­ния сухих смесей является метод поочередной загрузки из меш­ков компонентов смеси в бункер цементосмесительной машины. Этот способ удобен тем, что его можно применять непосред­ственно на буровой. Для этого необходимо выполнять следую­щие условия.

Масса песка, глины и другого материала, применяемого в качестве добавки, в мешке должна соответствовать масса цемента в мешке.

С целью более тщательного перемешивания компонентов необходима дополнительная перегрузка (перебункеровка) смеси. Например, для приготовления цементно-песчаной смеси с соотношением 3: 1 в воронку цементосмесительной машины поочередно загружают три мешка цемента и один мешок песка. Для получения смеси с соотношением компонентов 4: 1 каждый мешок с песком засыпают в воронку после загрузки в нее четырех мешков цемента и т. д. Лопастями загрузочного шнека цемент в определенной мере смешивается с песком. Однако этого недостаточно. Для получения однородной смеси следует произвести дополнительную перегрузку в бункер другой цементосмесительной машины.

Смесь из незатаренных материалов приготовляется с по­мощью трех цементосмесительных машин, не считая четвертой для перебункеровки. Этот способ заключается в следующем. В бункер одной цементосмесительной машины загружают цемент, в бункер другой – песок или иной наполнитель. Из цемен­тосмесительных машин, наполненных песком и цементом, со­держимое бункеров разгружают в воронку загрузочного шнека третьей машины При этом соотношение скоростей при вы­грузке должно соответствовать заданному соотношению компо­нентов в смеси. Загруженная в цементосмесительную машину смесь еще раз перегружается в следующую машину, предна­значенную для затворения смеси. Чтобы выдержать заданное соотношение компонентов в смеси, необходимо установить со­ответствующий режим работы цементосмесительных машин. Для определения этого режима используются следующие дан­ные:

максимальная производительность погрузочного шнека ма­шины на IV передаче при частоте вращения двигателя 2000 об/мин равна 18 т/ч, или 300 кг/мин;

максимальная производительность цементосмесительной ма­шины при выгрузке равна 90 т/ч, или 1500 кг/мин;

передаточные отношения коробки перемены передач равны: 1 – 6,17; II –3,4; 111 – 1,79; IV – 1 (V передача, как правило, не используется);

диапазон частот вращения двигателя при незначительной на­грузке допускается в пределах 500–2000 об/мин;

передаточное отношение трансмиссии цементосмесительной машины от двигателя до погрузочного шнека – 4,54; от двига­теля до дозирующих шнеков – 9,05.

Используя данные, нетрудно определить режим цементосме­сительных машин при приготовлении тампонажных смесей с любым соотношением компонентов. В табл. 29.1 дан режим работы машин при смешивании компонентов смеси с наиболее часто употребляемыми соотношениями

Сухие тампонажные смеси приготовляются в следующем по­рядке: инертный материал (наполнитель) из бункера подается в приемную камеру передвижного шнекового погрузчика, уста­новленного на рельсах. Шнековый погрузчик подает материал в приемную камеру, укрепленную на высоте. В эту же камеру шнековым погрузчиком из бункера подается цемент. Из ка­меры цемент и песок забираются шнековым транспортером-сме­сителем, обеспечивающим смешение песка и цемента в процессе транспортирования от приемной камеры до окна выгрузки. Из шнека-смесителя смесь загружается в бункер цементосмеси­тельной машины, которая направляется непосредственно на производство тампонажных работ.

При смешении трех компонентов и более, например при при­готовлении цементо-песчано-бентонитовых растворов, сначала готовят двухкомпонентную смесь, а затем ее смешивают с оче­редной добавкой.

В последние годы на основе применения дезинтеграторов в качестве помольно-смесительных устройств созданы высоко­эффективные передвижные установки для приготовления специ­альных тампонажных цементов непосредственно на месте при­менения, допускающие не только дозирование и смешение, но и измельчение компонентов (совместное или раздельное) в соот­ветствии с требованиями к свойствам тампонажного материала. Наиболее удачным оказался передвижной помольно-смесительный агрегат Д-6911, успешно эксплуатирующийся геологиче­скими организациями в Прикаспийской низменности.

Готовую продукцию засыпают в бумажные мешки, контей­неры КЦМ-5 или цементосмесительные машины.

Имеются модификации подобных агрегатов с электроприво­дом дезинтегратора (питание от местных источников электро­снабжения напряжением 380 В), смонтированные на раме уни­версальной транспортабельности, в блочном исполнении для транспорта вертолетом, полустационарные и др.

Источник